一種水電站功率快速調節系統遠動通道的實現方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電力系統技術領域，尤其涉及一種水電站功率快速調節系統的遠動通道的實現方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著風電、光伏等新能源不斷接入電網，其間歇性、隨機性及不可控性的特點給電網的運行、穩定及調度帶來了一些新的問題，導致這些新能源年利用小時數較低，電網對新能源的消納能力不足，造成了投資的浪費。
[0003]為了實現密集小水電群能夠按照遠方控制策略進行閉環控制，建立安全、可行的遠程主站與水電站之間的遠動通道是實現遠程、閉環控制面臨必須解決的問題。
[0004]小水電站地理位置分散且十分偏僻，水電業主構成多種多樣，大部分目前不具備電力調度數據網的接入條件，同時對通道建設的造價因素一定要切合實際。市場上目前還沒有考慮密集小水電群與風光氣等多種能源聯合運行的基于遠程控制策略中心+無線通信信道+在多個水電站側配置功率一體化快速調節控制設備進行遙調閉環控制的整體應用解決方案。
[0005]對于具備調度數據網條件的水電站，水電站側功率快速調節系統也需要考慮如何與已經存在的水電站自動化系統融合，使得水電站具備參與遠程、閉環、協調控制的能力，通過遠程通道實現多種能源的聯合優化運行。

【發明內容】

[0006]本發明要解決的技術問題:提供一種水電站側功率快速調節系統，對水電站進行技術改造，并且支持規模化小水電群與區域調度中心主站之間的遠動通道的建立，實現省、地、站分層分布式的閉環、協調、控制。
[0007]為了實現電站快速調節主站與密集分布的眾多水電站子站間的協調、閉環控制系統，針對不同通信環境條件的水電站，研究了調度數據網和無線通信兩種遠動通道與電站快速調節系統主站通信的解決方案。采用調度數據網，從遠動傳輸速度及信息量方面，能夠滿足示范系統的技術要求，通信速度較快、可靠性高、安全性好。而對于地理位置偏僻，沒有調度數據網通信的條件的水電站，根據電站當地的實際情況，采用無線通信方式，從現場運行的實際情況而言，通信速度相比有線而言相對較慢，但是可行，同時采取了縱向加密等安全防護措施，有效解決了水電站參與分層閉環控制的遠動通道問題。采用無線通信實現不具備調度數據網通信條件的小水電站參與區域功率快速控制的能力，從技術層面給協調控制系統提供了支撐。
[0008]水電站功率快速調節系統的遠動通道的建立，包括調度數據網方式和無線通信方式兩種。
[0009]為了更好地理解本發明的技術方案，首先對本發明中出現的技術術語說明如下:
[0010]為了保證電力系統的安全運行，調度自動化系統按照生產控制及信息管理等功能分為生產一區、安全二區、安全三區、安全四區等四個區域，區域之間的數據交互需要滿足電力二次安全防護的要求。
[0011]安全三區:調度自動化系統的生產管理區，用于企業生產信息管理等。
[0012]生產一區:調度自動化系統的實時控制區，用于電力系統實時監控與控制。
[0013]本發明具體采用以下技術方案:
[0014]一種水電站功率快速調節系統遠動通道的實現方法，其特征在于:在水電站具備調度數據網情況下，水電站功率快速調節一體化裝置支持通過有線方式實現與遠方電站快速調節系統主站通信的遠動通道;在水電站不具備調度數據網的條件下，水電站功率快速調節一體化裝置支持通過無線通信的方式實現與遠方電站快速調節系統主站通信的遠動通道。
[0015]水電站功率快速調節系統的遠動通道的實現方法包括以下步驟:
[0016]步驟1:在水電站側設置功率快速調節一體化控制器，用于響應電站快速調節系統主站下發的指令，協調水電站內多臺水電機組的勵磁系統和調速器，實現無功功率和有功功率的快速調節，參與區域電網中的電站快速調節系統主站的協調控制，進行區域電網風光水氣多種能源聯合運行的閉環、實時、快速調節;所述功率快速調節一體化控制器通信接口上支持雙以太網；
[0017]步驟2:在水電站側設置通信控制器，通信接口上支持雙以太網，采用第二網口與水電站側功率快速調節一體化控制器的第一網口相連，進行局域組網，通過ModBusTCP規約實現水電站側功率快速調節一體化控制器和通信控制器兩者之間的遙測、遙信、遙控、遙調信息交互；
[0018]步驟3:判斷水電站是否具備調度數據網的通信條件，如果該水電站具備調度數據網的通信條件，進入步驟4，否則進入步驟5;
[0019]步驟4:那么在通信控制器的第一網口連接水電站側通信設備，所述水電側通信設備通過調度數據網連接至地區調度側通信設備，地區調度側通信設備與電站快速調節系統主站相連;實現水電站側設置的功率快速調節一體化控制器與電站快速調節系統主站間的遙測、遙信、遙控、遙調的遠動信息交互；
[0020]步驟5:在通信控制器第一網口配置縱向加密模塊，通信控制器第一網口與縱向加密模塊相連，縱向加密模塊通過以太網與無線通信模塊相連，然后通過運營商的公共網絡，接入電站快速調節系統主站的無線通信前置服務器，實現水電站側設置的功率快速調節一體化控制器與電站快速調節系統主站間的遙測、遙信、遙控、遙調的遠動信息交互；
[0021]步驟6:在區域電網控制中心的電站快速調節主站系統，對于步驟4借助調度數據網實現遠動通道的方式，所述電站快速調節主站系統通過地區調度側通信設備在調度自動化系統的生產一區，接入來自調度數據網的水電站功率快速調節一體化控制器的數據信息;對于步驟5通過無線通信實現遠動通道的方式，通過設置在調度自動化系統安全三區的無線通信前置服務器，接入來自公共網絡的水電站功率快速調節一體化控制器的數據信息，然后通過正、反向隔離裝置與位于生產一區的電站快速調節主站系統通信。
[0022]本發明還進一步包括以下優選方案:
[0023]在步驟4中，水電側通信設備由水電站功率快速調節一體化控制器、通信控制器、以太網轉El協議轉換器、水電站側光傳輸DDF配線架、光傳輸設備順次連接組成；
[0024]所述地區調度側通信設備由電站快速調節系統主站、通信前置服務器、以太網轉El協議轉換器、地區調度側光傳輸DDF配線架、光傳輸設備順次連接組成；
[0025]在步驟5中，水電站側通信設備由水電站功率快速調節一體化控制器、通信控制器、無線通信模塊、縱向加密模塊等連接組成；
[0026]所述地區調度側通信設備由電站快速調節系統主站、無線通信前置服務器、正、反向隔離裝置等順次連接組成。
[0027]在步驟4中，在通信控制器中建立虛裝置，將通信控制器與所述電站快速調節系統主站之間的遠動通信狀態以及通信控制器與水電站功率快速調節一體化控制器之間的通信狀態作為虛裝置的2個遙信點，通過上下網點的方式提供給水電站功率快速調節一體化控制器，當通信控制器在配置的時間內收不到與遠方電站快速調節系統主站通道、以及與水電站功率快速調節一體化控制器通道的報文時，相應通道的遙信通信中斷標志位置1，對應通道報文恢復時，通信中斷標志位清零，在通信中斷時，閉鎖水電站功率快速調節一體化控制器的動作出口。
[0028]在步驟5中，對于采用無線通信方式建立的遠動通道，通過在通信控制器中建立虛裝置的方法判斷無線通信遠動通道的通信中斷狀態，并在通信中斷時，閉鎖裝置動作出口；在通信控制器中建立一個虛裝置，將通信控制器與遠方電站快速調節系統無線通信前置服務器之間的通信狀態，以及通信控制器與水電站功率快速調節一體化控制器之間的通信狀態，作為這個虛裝置的2個遙信測點通過上下網點的方式提供給水電站功率快速調節一體化控制器進行監視，當在配置的時間內收不到對應通道的報文時，通信中斷標志位置I，對應通道報文恢復時，通信中斷標志位清零;在通信中斷時，閉鎖水電站功率快速調節一體化控制器的動作出口。
[0029]對于不具備調度數據網條件的水電站，所述水電站功率快速調節一體化裝置支持通過無線通信方式，在滿足電力系統二次防護要求的前提下，遠方電站快速調節系統主站實現對水電站的遙控、遙調的功能。
[0030]本發明具有以下有益的技術效果:
[0031]通過本發明，可以實現對水電站的技術改造，使其滿足參與區域電網多種能源聯合優化運行、功率閉環協調控制的能力，同時針對不同通信條件的水電站，電站快速調節子站系統支持不同的遠動通道實現方式與遠方主站的通信，有效解決了電站快速調節子站與遠方主站的遠動通道問題，具有適應性